1.4 Current practices and methods available for lake management

Lake management and restoration procedure
in Germany
Gewässermanagement und –therapie
in Deutschland
1
Background - Hintergrund .............................................................................................. 1
1.1
The characteristics of lakes and reservoirs suffering from eutrophication in the
country – Beschaffenheit der eutrophierten Seen und Talsperren ..................................... 1
1.2
Development of the condition of lakes – Entwicklung der Gewässerqualität........... 2
1.3
History and current scope of national lake restoration – Gewässerrestaurierung in
der Vergangenheit und aktuelle Entwicklungen ................................................................. 4
1.4
Current practices and methods available for lake management and restoration –
Aktuelle Verfahren zur Gewässersanierung und Restaurierung ......................................... 6
2
1.4.1
Sanierung (Maßnahmen im Einzugsgebiet) .................................................... 6
1.4.2
Restaurierung (Maßnahmen im See) ............................................................ 9
Administrative
structure
and
legislation
-
Gesetzliche
Bestimmungen
und
Verwaltungsvorschriften .......................................................................................................15
2.1
Administrative structure – Vorschriften und Richtlinien ..........................................15
2.2
Essential national legislation – Wichtige gesetzliche Bestimmungen.....................15
2.3
Current state of the national implementation of the Water Framework Directive in
Germany – Aktueller Stand zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie in Deutschland ..16
2.3.1
Results of the inventory in Germany - Bestandsaufnahme in Deutschland ....19
2.3.2
Implementation of the Water Framework Directive in Brandenburg –
Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie in Brandenburg ..............................................20
2.3.3
First Results in Brandenburg - Erste Ergebnisse der Umsetzung in
Brandenburg .................................................................................................................20
3
4
Actors – Zuständigkeiten und Ausführende ..................................................................21
3.1
Tasks of different stakeholders and networking - Aufgaben der Beteiligten ...........21
3.2
Overview of research and education – Forschungs- und Bildungseinrichtungen ...21
Sources of funding for restoration projects – Finanzierung des Einzugsgebiets- und
Gewässermanagements.......................................................................................................23
5
Restoration
planning
and
implementation
–
procedures
Planung
von
Restaurierungsmaßnahmen und Verfahren zur Umsetzung .................................................24
6
National best practices and special expertise in methods and projects – Anerkannte
Verfahren und Methoden zur Gewässerrestaurierung ..........................................................25
6.1
National special expertise - Schlüsseltechnologien ...............................................25
6.2
New innovations – Forschungsgebiete und Pilotprojekte ......................................25
6.3
Examples
of
completed
restoration
projects
–
Abgeschlossene
Restaurierungsprojekte ....................................................................................................25
7
Summary and needs for development – Zusammenfassung und Ausblick ...................29
8
Literatur ........................................................................................................................31
Abkürzungsverzeichnis
ATV
Abwassertechnische Vereinigung
BGBl.
Bundesgesetzblatt
BMBF
Bundesministerium für Bildung und Forschung
BMU
Bundesministerium
für
Umwelt,
Naturschutz
und
Reaktorsicherheit
DBU
Deutsche Bundesstiftung Umwelt
DFG
Deutsche Forschungsgemeinschaft
DVWK
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser
und Abfall – umgenannt in DWA
DWA
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser
und Abfall
EU
Europäische Union
HELCOM
Helsinki Commission
IGB
Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei
LAWA
Länderarbeitsgemeinschaft Wasser
WFD
Water Framework Directive
UBA
Umweltbundesamt
-1-
1 Background - Hintergrund
Gewässermanagement umfasst alle beabsichtigten Maßnahmen, um die Nutzungsmöglichkeiten sowie die ökologische Qualität des Gewässers zu erhalten oder zu verbessern. Teil
des Gewässermanagements ist die Gewässertherapie, die zum Ziel die langfristige
Verbesserung des trophischen Zustandes hat. Im Englischen spricht man von "lake
restoration". Im Deutschen unterscheidet man zwischen Sanierung, d.h. Maßnahmen im
Einzugsgebiet, und Restaurierung, d. h. Maßnahmen im Gewässer. Seeinterne Maßnahmen
werden auch als Ökotechnologien bezeichnet, da sie ökologische Wirkmechanismen nutzen
und optimieren. Die Sanierung zielt darauf ab, den Nährstoffeintrag in ein Gewässer zu
vermindern, während die Restaurierung in den seeinternen Nährstoffkreislauf eingreift. Ohne
Reduktion der externen Nährstofffracht bleibt sie nur eine vorübergehende Symptombehandlung ist. Restaurierung ist daher in der Regel nur nach oder in Verbindung mit
Sanierung erfolgversprechend. Dann können sie allerdings die für das Erreichen eines
günstigeren Zustandes erforderliche Zeitspanne erheblich verkürzen. Wenn seeinterne
Maßnahmen regelmäßig angewendet werden müssen, um einen bestimmten Zustand zu
erhalten, spricht man von Unterhaltungsmaßnahmen.
1.1 The characteristics of lakes and reservoirs suffering from
eutrophication in the country – Beschaffenheit der
eutrophierten Seen und Talsperren
Die stehenden Gewässer in Deutschland unterscheidet man nach natürlich entstandenen
(See, Weiher) und künstlich angelegten (Talsperre, Stausee, Baggersee, Tagebausee,
Stauanlage, Teich). Sie werden zum größten Teil genutzt als Hochwasserschutz,
Regulierung von Kanälen und Fließgewässern bei Niedrigwasser, für Freizeit und Erholung,
zur Fischerei, Jagd und Schilfrohrgewinnung, aber auch zur Entnahme von Trinkwasser,
Brauchwasser und Beregnungswasser, wie auch zur Einleitung von mehr oder weniger
vorgereinigtem Regen- und Abwasser.
Im Laufe seiner Alterung unterliegt jeder See der Eutrophierung, d. h. die Intensität der
Primärproduktion (Trophie) steigt durch die gesteigerte Verfügbarkeit und Ausnutzung von
Nährstoffen, die durch Zuflüsse, Regen, Auswaschungen usw. eingetragen werden. Als
Folge der Sedimentation von Schwebstoffen und Ablagerungen von Biomasse werden die
Seen
immer
flacher
und
verlanden
schließlich.
Während
sich
dieser
Prozess
natürlicherweise über Jahrhunderte oder Jahrtausende hinzieht, eutrophierten die Seen seit
Beginn des 20. Jahrhunderts durch anthropogene Beeinflussung innerhalb weniger
Jahrzehnte so stark, dass teilweise ihre ursprüngliche Nutzung nicht mehr gewährleistet war.
Besonders auffällig sind hierbei die Massenentwicklungen von planktischen Algen
("Algenblüten"), wodurch sich das Wasser je nach Algengattung grünlich, bräunlich, rötlich
-2-
oder türkis-grün färbt und die Sichttiefen sich verringern, zum Teil bis auf wenige Dezimeter.
Hinzu kommen je nach Algenart Geruchsbelästigungen, geschmackliche Beeinträchtigungen
sowie gesundheitliche Beeinträchtigungen bei Menschen und Tieren (CyanobakterienBlüten). Durch verstärkte Sedimentation und Abbau der Biomasse kommt es durch den
erhöhten Sauerstoffverbrauch zu Sauerstoffmangel bis hin zu totalem Schwund des
Sauerstoffs im Tiefenwasser. Auch das verstärkte Wachstum von höheren Wasserpflanzen
im Litoral (breite Schilfgürtel) kann auf eine Eutrophierung hinweisen.
In der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts wurden verschiedene Maßnahmen zur Ursachenbekämpfung der Eutrophierung und zur Symptombehandlung entwickelt und
angewendet. Diese Maßnahmen orientieren sich fast ausschließlich an den Nutzungsansprüchen. Für eine erfolgreiche Therapie muss eine gründliche Voruntersuchung des
gegenwärtigen Zustandes des Sees und der möglichen Ursachen der Eutrophierung
durchgeführt werden. Für die Auswahl geeigneter Verfahren sollten Fachleute hinzugezogen
werden. Es ist daher eine enge Zusammenarbeit zwischen Limnologen, Ingenieuren und
Planern erforderlich, die auch eine Erfolgskontrolle einschließt.
Nicht jeder See kann in jeden gewünschten Zustand überführt werden, da die Kosten zu dem
erwarteten Nutzen in einem vertretbaren Verhältnis stehen müssen. Es sollte daher neben
dem Ist-Zustand des Sees auch eine Einschätzung des potentiellen Zustandes
vorgenommen werden. Die Einordnung des Ist-Zustandes beruht auf der Bestimmung der
Trophie,
bei
der
zwischen
oligotroph,
mesotroph,
eutroph,
polytroph,
hypertroph
(Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA 1999) unterschieden wird. Als Kriterien werden
die Gesamt-Phosphorkonzentration (Frühjahrsmittel und epilimnisches Sommermittel), die
Chlorophyll-a Konzentration (epilimnisches Sommermittel) und die Sichttiefe (arithmetisches
Sommermittel ohne Klarwasserstadien) herangezogen. Zur Bewertung des Ist-Zustandes
bedarf es des Vergleichs mit einem Referenzzustand oder Leitbild, dem potentiellen
natürlichen Zustand. Im Gegensatz zum Naturzustand, der nur ohne antrophogene Einflüsse
erreicht werden kann, werden beim "potentiell natürlichen" Zustand gewisse irreversible
antrophogene Einflüsse akzeptiert, wenn diese nicht zu gravierenden Systemveränderungen
führen. Der potentielle Trophiegrad wird aufgrund der naturräumlichen Randbedingungen
ermittelt. Hierbei fließt der Stoffhaushalt des Sees, seine Beckengestalt sowie der potenziell
natürliche Eintrag von Nährstoffen aus dem Einzugsgebiet ein (Bewertungskriterien siehe
LAWA 1999, 2001, 2003).
1.2 Development of the condition of lakes – Entwicklung der
Gewässerqualität
In den meisten Seen in Deutschland gilt Phosphor als begrenzender Faktor für die Pflanzenproduktion (Primärproduktion). Dies resultiert vor allem daraus, dass im Einzugsgebiet
Phosphat im Boden wesentlich besser zurückgehalten wird als Stickstoff-Verbindungen, die
-3-
durch Oberflächenabfluss oder Versickerung leichter ausgewaschen werden, in die Zuflüsse
gelangen und somit in den Gewässern häufig im Überschuss vorliegen.
Neben der natürlichen Grundbelastung der stehenden Gewässer gelangen viele Pflanzennährstoffe
durch
anthropogene
Aktivitäten
in
die
Oberflächengewässer
und
das
Grundwasser. Hierbei unterscheidet man zwischen punktuellen und diffusen Eintragspfaden.
Die punktuellen Quellen kann man ganz bestimmten Einleitern zuordnen (z. B. Kommunale
Kläranlagen, Kleinkläranlagen, Direkteinleiter aus Industrie und Gewerbe) während die
diffusen
Quellen
(aus
der
Atmosphäre
sowie
der
Landwirtschaft,
z.
B.
durch
Bodenauswaschung, Erosion, Drainage) nicht ohne weiteres quantitativ und qualitativ
bestimmbar sind.
Die Gesamt-Phosphoremissionen in die Oberflächengewässer Deutschlands betrugen 1975
noch ca. 125.000 t pro Jahr und gingen bis zum Jahr 2000 auf etwa 33.000 t/a zurück. Die
Emissionen aus den diffusen Quellen konnten nur um 13 % reduziert werden (hauptsächlich
durch Verminderung der Emissionen aus urbanen Flächen) während die punktuellen
Emissionen durch verschiedene Maßnahmen (Phosphat-Höchstmengen-Verordnung in
Waschmitteln, Ausbau der kommunalen Kläranlagen um eine P-Elimination) um 86 %
reduziert werden konnten
(www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/ow_s5_2.htm).
Je
nach Gewässer ist der P-Eintrag jedoch auch heute noch eine Eutrophierungsursache. Der
Austrag von Phosphor aus Ackerböden ist weniger von der künstlichen Düngung als
vielmehr von der Bodenbearbeitung (Erosion) und der Drainage abhängig. Wichtige Quelle
für übermäßigen Nährstoffeintrag in die Gewässer ist die Ausbringung von Wirtschaftsdünger
aus der Tierhaltung (Gülle, Jauche, Festmist).
Falllaub bewirkt keinen ausschlaggebenden Eintrag von Nährstoffen in größeren Seen,
jedoch
kann
es
bei
kleinen
Parkseen
zu
Problemen
mit
der
organischen
Kohlenstoffbelastung und damit zur Schlammbildung führen.
Wasservögel können in kleineren Seen zu einer P-Belastung beitragen, wenn das Gewässer
von Zugvögeln stark frequentiert wird oder aber die nistenden Dauerbewohner von der
Bevölkerung gefüttert werden. Bei den Zugvögeln sind die Orte der Nahrungssuche und die
der Übernachtung nicht identisch, während bei den gefütterten Dauerbewohnern zum einen
die Anzahl der überlebenden Vögel die Zahl der durch natürliche Auslese überlebenden bei
weitem übertrifft und zum anderen Nährstoffe durch nicht verwertetes Futter in den See
gelangen.
Bei sachgerechter fischereilicher Nutzung kommt es zu keinem Eintrag, sondern zu einem
Austrag der Nährstoffe. Anfütterung und Zufütterung können jedoch zu einer Eutrophierung
des Gewässers führen.
Bei einer intensiven Freizeitnutzung des Gewässers durch Badegäste kann die Belastung
mit ca. 93 - 100 mg P pro Gast und Tag (trotz ausreichend vorhandener sanitärer Anlagen)
-4-
durch Ausscheidungen (Urin), Sonnenschutzmittel und Kosmetika (SCHARF & SCHMITTLÜTTMANN 1990; SCHULZ 1981) erheblich sein.
Wird ein See von Sportbooten stark frequentiert, besteht die Gefahr, dass die
Chemietoiletten und Fäkaltanks sowie Reinigungsmittel nicht ordnungsgemäß entsorgt
werden. Für eine 20-L-Camping-Chemietoilette schätzt das Bayerische Landesamt für
Wasserwirtschaft (Merkblatt Nr. 4.5/4, Stand 2002) einen Eintrag von
0,04 kg P, bei
Fäkaltanks kann von einer ähnlichen Phosphorkonzentration ausgegangen werden (DWARegelwerk in Vorber.).
Die wichtigsten Folgen der Eutrophierung umfassen Algenmassenentwicklungen, inklusive
dem Auftreten toxischer Cyanobakterien und dem Verlust der Artenvielfalt, verbunden mit
Sauerstoffschwund am Gewässergrund gefolgt von hohen Konzentrationen von Nitrit,
Schwefelwasserstoff, Eisen und Mangan. Dies führt zu Fischsterben, Geruchsbelästigung
und zu Problemen bei der Trinkwasseraufbereitung, sowie Einschränkungen bei der Nutzung
des Gewässers für die Fischerei oder die Erholung.
1.3 History and current scope of national lake restoration –
Gewässerrestaurierung in der Vergangenheit und aktuelle
Entwicklungen
Maßnahmen im Einzugsgebiet, wie die Versickerung des Abwassers auf Rieselfelder statt
der direkten Einleitung in den Vorfluter, wurden in Deutschland erst Ende des 19.
Jahrhunderts ergriffen. Rieselfelder wurden in Deutschland erstmalig in Berlin nach den
Thyphus-Epidemien ab 1873 unter der Leitung von Virchow und Hobrecht angelegt.
Zeitgleich wurde die Abwasserkanalisation ausgebaut. Die ersten Kläranlagen mit einer
einfachen biologischen Reinigungsstufe wurden in Deutschland Anfang des 20. Jahrhunderts
gebaut. Nach dem 2. Weltkrieg kam es verstärkt zum Ausbau der Kläranlagen, mit dem Ziel,
den Nährstoffeintrag in die Vorfluter zu verringern. Zum Schutz eines Gewässers wurde
weltweit erstmalig 1957 bis 1960 eine Ringkanalisation am Tegernsee (Oberbayern)
errichtet. Das Abwasser der umliegenden Gemeinden sowie Direkteinleiter wird über ein
Kanalsystem gesammelt, in einem gemeinsamen Klärwerk gereinigt und unterhalb des Sees
in den Seeabfluss eingeleitet. Phosphoreliminationsanlagen an den Zuläufen der Seen
wurden
in
den
1970er
Jahren
erstmalig
installiert
(Haltern
Talsperre
1976,
Wahnbachtalsperre 1977). Ein wichtiger Schritt zur Verminderung der Phosphoreinträge war
das Verbot von Phosphor in Waschmitteln (s. Phosphat-Höchstmengen-Verordnung 1980)
und der Ausbau der Kläranlagen mit der dritten Reinigungsstufe, die eine P-Elimination
umfasst, ab den 1980er Jahren in Westdeutschland. Wichtigste Auslöser waren das
Abwasserabgabengesetz sowie die 1985 getroffene Vereinbarung der Anrainerstaaten zum
Schutz der Nordsee und der HELCOM-Beschluss von 1987 zum Schutz der Ostsee
-5-
(CHORUS
et
al.
2002).
In
Ostdeutschland
wurden
diese
Standards
nach
der
Wiedervereinigung übernommen.
Seeinterne Maßnahmen begannen in Deutschland in den 1960er und 1970er Jahren (Tab.
1). Die ersten seeinternen Maßnahmen in Deutschland waren Belüftungen, so z. B. an der
Wahnbachtalsperre. Sie blieben jedoch auch in den nächsten Jahrzehnten sehr populär.
Häufige Maßnahmen in den 1970er waren Entschlammungen und in den 1980er Jahren
Tiefenwasserableitungen sowie Nährstofffällungen. Anhand von Literaturstudien und durch
Fragebögen (IGB 2002, unveröffentlichte Daten) wurde ermittelt, dass seit 1990 in
Deutschland ca. 30 größere Seerestaurierungen begonnen wurden, darunter waren 3
Sedimentabdeckung,
7
Belüftung,
9
Entschlammung,
6
Nährstofffällung,
4
Tiefenwasserableitung oder externe Tiefenwasserbehandlung, 1 Zwangszirkulation. Die
teilweise geringen Erfolge der Maßnahmen spiegeln sich darin, dass in Deutschland einige
Seen eine lange Restaurierungsgeschichte mit vielen unterschiedlichen „Therapieansätzen“
hinter sich haben.
Tab. 1: Die frühesten seeinternen Maßnahmen in Deutschland
Maßnahme
Gewässername
Beginn
Belüftung
Wahnbachtalsperre
1966
Plätinsee
1968
Stadtsee Bad Waldsee
1972
Schliersee
1982
Knieperteich
1972
Freudensee/Hauzenberg
1973
Bergsee
1980
Klein-Pritzer See
1980
Jabeler See
1975
Fischkalter See
1979
Laacher See
1973
Talsperre Bautzen
1981
Zwangszirkulation
Entschlammung
Tiefenwasserableitung
Chemische Fällung (Al, Fe)
Biomanipulation
Sedimentabdeckung + Belüftung Grebiner See
1972
Entkrautung
1974
Bayersoiner See
-6-
1.4 Current practices and methods available for lake management
and restoration – Aktuelle Verfahren zur Gewässersanierung
und Restaurierung
Die folgende Beschreibung und Bewertung von externen und internen Maßnahmen lehnt
sich an das DWA-Regelwerk Maßnahmen der Seentherapie (2006) an (Tab. 2).
Tab. 2: Sanierungs- und Restaurierungsmaßnahmen in Deutschland
1.
Sanierung (Maßnahmen im Einzugsgebiet)
Abwasserumleitung (Ringkanalisation)
Phosphor-Fällung in den Klärwerken
Verringerung des Nährstoffeintrags aus der Fläche – Veränderte Landnutzung
Vorbecken - Sedimentationsbecken
bewirtschaftete Schilfpolder
Pflanzenkläranlagen und Bodenfilter
Gewässerrandstreifen, Schutz- und Pufferzonen
Technische Phosphoreliminierungsanlagen im Zulauf
Wiedervernässung von ehemaligen Feuchtgebieten
2.
Restaurierung (Maßnahmen im See)
Veränderung der Seebeckenmorphologie
Belüftung
Zwangszirkulation
Externe Phosphoreliminierung aus dem Seewasser
Verdünnung, Spülung
Tiefenwasserableitung
Entschlammung
Sedimentoxidation mit Nitrat
Kalkung
Sedimentabdeckung
Chemische Nährstoff-Fällung
Mechanische Entkrautung
Biomanipulation (Nahrungsketten- manipulation)
Einsatz von Pflanzen fressenden Fischen
1.4.1 Sanierung (Maßnahmen im Einzugsgebiet)
Abwasserumleitung (Ringkanalisation)
Das Abwasser der in der Nähe eines Sees liegenden Gemeinden sowie von Direkteinleitern
wird über ein Kanalsystem gesammelt, in einem gemeinsamen Klärwerk gereinigt und
unterhalb des Sees in den Seeabfluss eingeleitet. Somit werden die Nährstoffe nicht mehr in
den See geleitet. Durch Ringkanalisationen konnten durchweg die Trophiegrade des
jeweiligen Sees dauerhaft gesenkt werden.
-7-
Phosphorfällung in Kläranlagen
Der Phosphor muss an Partikel gebunden und ausgefällt werden. Dies erfolgt im Klärwerk
über chemische Fällung (3. Reinigungsstufe) mittels Eisen- und Aluminiumsalzen
(Phosphationen werden aus dem Abwasser entfernt und dafür Chlorid- oder Sulfat-Ionen
eingebracht) oder Kalkmilch (Calciumhydrat bewirkt eine pH-Erhöhung - anschließend ist
eine
Neutralisation
notwendig),
biologische
P-Elimination
(Inkorporation
in
Bakterienbiomasse) durch polyphosphatspeichernde Mikroorganismen, die die Fähigkeit
haben, beim Wechsel von anaeroben zu aeroben Bedingungen mehr Phosphate
aufzunehmen als sie momentan zum Stoffwechsel brauchen.
Die Einflussfaktoren für diesen Vorgang sind nicht vollständig aufgeklärt, so dass sich bis
jetzt keine sicheren Vorausaussagen über die Leistung der P-Elimination machen lassen,
vielmehr muss dieses Verfahren im jeweiligen Klärwerk für das jeweilige Abwasser optimiert
werden. Um bei Flockungs- und Membranfiltration den Abtrieb filtrierbarer Stoffe zu
verhindern, wird der Nachklärung des behandelten Abwassers (Belebtschlamm) eine
Flockungsfiltration (Tuch-, Sand- oder Zellenfilter) oder ein Filterbett nachgeschaltet (ATV
1997), oder die Abtrennung des belebten Schlammes erfolgt mittels Membranfiltration (ATVDVWK 2004).
Die Phosphatfällung hat sich in der Abwasserreinigung bewährt. Sie erreicht Ablaufwerte von
1 mg/L Gesamt-P oder darunter und ist inzwischen in Deutschland gängige Praxis
geworden. Je nach den örtlichen Bedingungen kann die biologische P-Elimination
Ablaufwerte von unter 0,5 mg/L erreichen. Mit einer nachgeschalteten Filtration können um
rund eine Größenordnung geringere Ablaufwerte erzielt werden. Die Auswahl des
Verfahrens hängt daher von dem Zielwert ab, der zur Beherrschung der Eutrophierung des
Vorfluters erforderlich ist, d. h. unter anderem auch vom Anteil des aufbereiteten Abwassers
an dessen Wasserführung.
Verringerung des Nährstoffeintrags aus der Fläche
Während die diffusen Einträge aus der Atmosphäre und dem Grundwasser kaum zu
beeinflussen sind, können die aus versiegelten Siedlungsflächen dadurch verringert werden,
dass das Regenwasser über die Abwasserleitungen den Kläranlagen zugeführt wird. Der
überwiegende
Teil
der
diffusen
Einträge
von
Nährstoffen
stammt
jedoch
aus
landwirtschaftlich genutzten Flächen. Durch gewässerverträgliche Nutzungsformen (Weide
statt Acker) und Bewirtschaftungsweisen (gute fachliche Praxis beim Düngen - BGBl. 1996),
durch
Extensivierungsmaßnahmen
und
Pufferzonen
(ungenutzte,
bepflanzte
Gewässerrandstreifen) kann ein Eintrag von Nährstoffen vermieden oder vermindert werden.
Bisher sind weder die gesetzlichen Bestimmungen noch die Förderungsbedingungen der
landwirtschaftlichen Belange für einen Gewässerschutz ausreichend. Allerdings weisen
einige Kooperationsmodelle zwischen Landwirtschaft und Trinkwasserversorgung durchaus
-8-
Erfolge auf. Sie beruhen u. a. auf Beratung der Landwirte z.B. im Hinblick auf Mengen und
Zeitpunkte der Düngung oder der Anwendung erosionsmindernder Pflugmethoden, und sie
beinhalten häufig Ausgleichszahlungen für Ertragseinbußen durch weniger intensive
Bewirtschaftung.
Vorbecken und Vorsperren
Vorbecken sind künstliche Systeme im Zuflussbereich eines Sees oder einer Talsperre, um
mit Hilfe natürlicher Mechanismen (biologische Festlegung und Sedimentation) die Nähr- und
Schadstoffbelastung im Gewässer zu verringern. Im allgemeinen wird hierbei ein
zusätzliches Gewässer geschaffen, aus "geländemorphologischen" Bedingungen kann ein
Vorbecken z. B. auch direkt als Staubecken einer Talsperre vorgeschaltet sein oder durch
Absperrung
eines
Teils
der
oberen
Stauwurzel
durch
Tauchwände
oder
Unterwasservorsperren geschaffen werden. Die Vorbecken dienen in erster Linie als
Absetzbecken für die mit dem Zuflusswasser eingeschwemmte Trübstoffe, es sollen jedoch
auch die gelösten Nährstoffe (vor allem Phosphor) durch das Wachstum von planktischen
Algen gebunden und durch Sedimentation aus der Wassersäule eliminiert werden. Dies ist
durch eine entsprechend lange Aufenthaltszeit des Wassers zu erreichen (ATV-DVWK
2005). Die Vorbecken müssen regelmäßig entschlammt und Schlamm und Ablaufwasser
entsorgt werden (siehe auch Punkt Entschlammung).
Bewirtschaftete Schilfpolder
Da im Flachland meist keine entsprechend tiefen Vorbecken vorhanden sind, wird hier ein
bewirtschafteter Schilfpolder als Vorsperre empfohlen. Es handelt sich hierbei um ein
künstlich angelegtes flaches Becken mit einem Reinbestand an Schilfrohr (Phragmites
australis). Bei der Festlegung der Nährstoffe spielen die Algen der auf festem Substrat
siedelnden Aufwuchsgesellschaften (Periphyton) die wichtigste Rolle, das Schilf selbst dient
hauptsächlich der Vergrößerung der besiedelbaren Oberfläche. Bei Lichtlimitierung durch
das Wachsen des Schilfes verringert sich die Primärproduktion des Periphytons und damit
der Entzug der Nährstoffe aus dem Wasser. Im Juli/August stirbt das Periphyton wegen
Lichtmangels ab und die zuvor festgelegten Nährstoffe werden zum größten Teil wieder
freigesetzt. Die Retention der Nährstoffe beschränkt sich also auf das Frühjahr. Um diese
Leistung zu optimieren, muss das Schilf im Winter gemäht werden. Zur Sedimentation der
vom Zufluss mitgeführten Trübstoffe sind Schilfpolder ganzjährig wirksam. Der Einsatz von
Schilfpoldern zur Therapie eutropher Seen ist jedoch nur unter zu empfehlen, wenn eine
Verminderung des Nährstoffeintrags während der Vegetationsperiode erzielt werden soll.
Pflanzenkläranlagen und Bodenfilter
Pflanzenklärsysteme (mit vollständiger Bodenpassage oder ohne Bodenpassage) und
Bodenfilter werden zur Verringerung der Zufuhr von Nährstoffen aus Zuflüssen in Seen, zur
-9-
dezentralen Abwasserreinigung und zur Reinigung von Straßenoberflächenabwasser
eingesetzt. Die Reinigungsleistung der Pflanzenklärsysteme und Bodenfilter beruht
einerseits auf biologischen Stoffwechselvorgängen der Mikroorganismen (Bakterien, Pilze,
Algen, Protozoen) und Pflanzen (Schilf, Rohrkolben) und andererseits auf bodenchemischen
Prozessen, die von den als Substrat eingesetzten Materialien und deren Korngrößen
abhängen (GELLER et al. 1992). Phosphor-Verbindungen können nur in geringen Mengen
von den Pflanzen aufgenommen werden (bei regelmäßiger Ernte der Pflanzenbiomasse
werden nur 5 - 10 % der Jahresfracht dem Wasser entzogen), die hauptsächliche Elimination
erfolgt
durch
Adsorption
an
eisen-
und
aluminiumhaltige
Mineralien
sowie
an
Calciumverbindungen. Bei Pflanzenklärsystemen ohne Bodenpassage findet der P-Rückhalt
hauptsächlich durch Sedimentation statt. Retentionsbodenfilter sind in der Lage, bis über
80 % der Fracht an Gesamt-P zu eliminieren (MUNLV 2003). Die Eliminationsleistung ist von
verschiedenen Rahmenbedingungen, vor allem der Temperatur, abhängig.
Technische Phosphoreliminierungsanlagen
Den Zuflüssen von Seen kann mit diesen Anlagen zuverlässig Phosphor entzogen werden,
so dass die Konzentration von Gesamt-P auf Werte < 10 µg/L abgesenkt werden kann. Die
Aufbereitung des Wassers erfolgt in drei Schritten:
1.
Partikelentstabilisierung und Fällung von P-Verbindungen mittels Eisen- oder
Aluminiumsalzen,
2.
Flockung
der
3.
Mehrschichtfiltration.
partikulären
Substanz
und
Sedimentation,
Die Phosphoreliminierungsanlage führt da zum Erfolg, wo ein Hauptzufluss den
wesentlichsten Teil der P-Fracht einträgt. Häufig beschränken die hohen Investitions- und
Betriebskosten die Verwendung solcher Anlagen. Allerdings können auch kleine Anlagen,
ggf. ohne Filtration, an kleineren Zuflüssen erfolgreich die P-Fracht hinreichend weit
reduzieren. Entscheidend für die Planung ist eine P-Bilanz für das Gewässer, aus der
hervorgeht, welche P-Fracht welche Konzentration im Gewässer erwarten lässt.
1.4.2 Restaurierung (Maßnahmen im See)
Veränderung der Seebeckenmorphologie
Da sich bei gleicher Nährstoffzufuhr in flachen Seen ein höherer Trophiegrad einstellt als in
tiefen Seen mit ausgeprägtem Hypolimnion, das als Senke für P-Verbindungen fungiert,
kann eine Vertiefung eines Sees zu einem niedrigeren Trophiegrad führen. Erreicht werden
kann eine Vertiefung durch die verschiedenen Methoden der Entschlammung (Punkt 1.4 /
B.7) oder durch einen gezielten Abbau der organischen Substanz durch Aufwirbelung von
Sediment unter Zufuhr von Sauerstoff. Uferbereiche, die mit Röhricht bestanden sind, bilden
Pufferzonen, die die Seen vor Eutrophierung schützen (KOHL & KÜHL 2001).
- 10 -
Auch durch Abflachung der Unterwasserböschungen, Verlängerung der Uferlinie und
gleichzeitiger Ansiedlung von Röhricht können Nährstoffsenken geschaffen werden. Dies ist
besonders wichtig bei neu angelegten Seen (z. B. Baggerseen). Erkenntnisse anhand
konkreter Beispiele über die Auswirkungen dieser Maßnahmen auf den Trophiegrad eines
Sees liegen nicht vor. Insbesondere für die Veränderung der Ufermorphologie werden bei
der Entscheidung für solche Maßnahmen eher andere Ziele – z. B. die Verbesserung der
Habitatbedingungen und somit der ökologischen Qualität – im Vordergrund stehen.
Belüftung und künstliche Sauerstoffanreicherung
Sind die Produktion und der aerobe Abbau der organischen Substanz in einem See nicht
mehr im Gleichgewicht, wird der molekulare Sauerstoff aufgebraucht. Der weitere Abbau
erfolgt
dann
unter
anaeroben
Bedingungen,
was
zur
Anreicherung
toxischer
Stoffwechselprodukte (Schwefelwasserstoff, Ammonium, Nitrit) und anderer reduzierter
Substanzen (gelöstes Eisen und Mangan) führen kann. Um einen Sauerstoff-Defizit zu
verhindern können inzwischen mehrere technische Verfahren eingesetzt werden, durch die
das Wasser im Hypolimnion mit Sauerstoff angereichert wird, u. a. Belüftung oder Einleiten
von reinem Sauerstoff (SPIEKER 1995). Sie eignen sich als Übergangslösung zur
Symptombekämpfung - bis andere Maßnahmen den Trophiegrad eines Sees senken - oder
als Sofortmaßnahme bei akutem Sauerstoffmangel. Positive Auswirkungen sind aber meist
nur so lange vorhanden, wie die Maßnahme betrieben wird.
Zwangszirkulation (künstliche Destratifikation)
Durch Lufteintrag in den See wird eine thermische Wasserschichtung verhindert oder eine
bereits bestehende zerstört. Dadurch vergrößert sich die obere durchmischte Wasserzone
so, dass das Verhältnis zur euphotischen Tiefe größer wird. Das bedeutet, das
Phytoplankton wird zeitweilig in höhere Tiefen verfrachtet, in denen das geringere
Lichtangebot das Wachstum begrenzt. Um jedoch zu verhindern, dass bestimmte Algenarten
sich
diesen
regelmäßig
wechselnden
Lichtverhältnissen
anpassen,
wird
durch
intermittierende Zirkulation diese Wasserzone nur zeitweise durchmischt. In nicht sehr tiefen
Seen mit kleinem Hypolimnion wurden durch die Destratifikation verhältnismäßig gute
Ergebnisse erzielt, während mit der Zerstörung des ausgeprägten sauerstofffreien
Hypolimnions in sehr tiefen Seen überwiegend negative Erfahrungen gemacht wurden (u. a.
durch Einmischung der hohen Nährstoffkonzentrationen aus dem Hypolimnion in das
Epilimnion).
Externe Phosphoreliminierung aus dem Seewasser
Bei Seen mit stabiler Schichtung kommt es im Sommer zu einer Anreicherung von
Phosphor-Verbindungen im Hypolimnion. Bei langer Verweilzeit des Wassers und damit
langer Reaktionszeit auf externe Maßnahmen zur Verringerung der Nährstoffzufuhr kann
- 11 -
durch Absaugen des Tiefenwassers, Phosphor-Eliminierung (Fällung, Flockung und
Flotation) und wieder Einleitung des gereinigten Wassers in den See eine schnellere
Absenkung des Trophiegrades erreicht werden. Das gereinigte Wasser muss so
zurückgeleitet werden, dass die Schichtung des Sees nicht zerstört wird. Für die externe
Phosphor-Elimination gibt es mehrere Verfahren, wobei transportable Anlagen oder
dauerhaft ortsfeste Anlagen zum Einsatz kommen.
In kleineren und mittelgroßen Seen wurden bisher positive Ergebnisse erzielt (ANDRES &
SCHARF 2003, GÜSSBACHER 1997, SCHARF 1995).
Verdünnung, Spülung
Alle Zuflüsse in einen See, deren Wasser niedrigere Phosphor-Konzentrationen aufweist als
der See, wirken als Verdünnung. Wird zusätzlich zum normalen Zufluss weiteres
nährstoffarmes Wasser zugeleitet (z. B. Grundwasser oder aus anderen Fließgewässern
oder Seen), bewirkt das eine höhere Durchflussrate und kürzere Verweilzeit und damit eine
Spülung, wobei durch Ausspülung des Phytoplanktons eine weitere Verringerung der
Nährstoffkonzentrationen erreicht wird. Die Ergebnisse dieser Maßnahmen waren bisher
positiv, jedoch muss bei den Badegewässern berücksichtigt werden, dass sich der See
abkühlen kann, wenn die Zuflüsse geringere Temperaturen aufweisen.
Tiefenwasserableitung
Aus
einem
stabil
geschichteten
See
wird
statt
des
relativ
nährstoffarmen
Oberflächenwassers das mit Nährstoffen angereicherte sauerstoffarme bzw. sauerstofffreie
Wasser des Hypolimnions abgeleitet. Außer auf die Reduzierung der Nährstoffe im See wirkt
sich diese Maßnahme auch positiv auf den Sauerstoffhaushalt des Sees aus. Ob dieses
nährstoffreiche, sauerstoffreduzierende und oft stark riechende Wasser ohne weitere
Behandlung in unterhalb des Sees liegende Fließgewässer eingeleitet oder evtl. auf
landwirtschaftlichen Flächen aufgebracht werden kann, muss eingehend geprüft werden.
Ferner ist bei einem relativ geringen Volumen des Hypolimnions zu beachten, dass dessen
künstliche Entfernung ggf. zu einer früher einsetzenden Vollzirkulation führt.
Entschlammung
Mit der Herausnahme von nährstoffeichen, oft sauerstoffzehrenden Seesedimenten kann die
Gewässertiefe vergrößert und damit eine Verlandung des Sees vermieden werden. Bei
kleineren Gewässern kann dadurch eine nachhaltige Verbesserung der Trophie eintreten,
wenn gleichzeitig durch Sanierungsmaßnahmen eine Neubildung der Sedimente verhindert
wird. Problematisch ist dabei allerdings die notwendige Entfernung der für den Stoffhaushalt
relevanten oberen Sedimentzentimeter, die Entsorgung des anfallenden Schlammes und
des ablaufenden Wassers. Sie müssen auf Nährstoffe, Schwermetalle und andere toxische
Stoffe geprüft werden und dürfen weder in den See eingespült werden noch die Vorfluter
- 12 -
oder das Grundwasser belasten. Ist das primäre Ziel die Reduzierung der Phosphatabgabe
der Sedimente an den Wasserkörper, so muss ferner vorher geklärt werden, ob die dann
freigelegten tieferen Sedimentschichten geringere Nährstoffkonzentrationen aufweisen, oder
ob mit einer unverändert hohen Abgabe zu rechnen wäre. Methoden umfassen: SaugSpülbaggerung; Nassbaggern (Kettenbaggern, Greifern); Ausbaggern bei ablassbaren Seen,
vorzugsweise
bei
Frost.
Zum
technischen
Verfahren
der
Entschlammung
siehe
GÜSSBACHER 1997.
Sedimentoxidation mit Nitrat
Die Anwesenheit von Nitratsauerstoff bewirkt die Hemmung und Verminderung der Eisenund Sulfatreduktion, so dass die redoxkontrollierte P-Freisetzung ebenfalls vermindert wird.
Der Vorteil der Oxidation mit Nitrat gegenüber dem Einsatz von Sauerstoff liegt in der fast
unbegrenzten Löslichkeit. Trotzdem liegt die Wirkkapazität aber gewöhnlich unter dem
Sauerstoffbedarf der sedimentnahen Schichten. Die Ergebnisse sind widersprüchlich, vor
allem der schnelle Verbrauch des Nitrats stellt ein Problem dar, da die Maßnahme ggf. im
engen Zeitraster wiederholt werden müsste. Ggf. kann die kontinuierliche Zuleitung von gut
aufbereitetem Abwasser, d. h. einschließlich P-Elimination, zu einer Sedimentoxidation
führen; allerdings verlangt die EU-Abwasserrichtlinie eine Denitrifizierung für Klärwerke ab
50.000 Einwohnergleichwerten.
Kalkung
Durch Einbringen von Kalk (CaCO3) wird das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht stabilisiert
und der pH-Wert erhöht. Dieses Verfahren wird eingesetzt zur Neutralisierung saurer Seen
sowie durch Zugabe von hohen Dosen zur Desinfizierung des Sediments und Vernichtung
von Algen und Makrophyten in Gewässern der Teichwirtschaft nach Ablassen des Wassers.
In Parkgewässern, die durch Falllaub und Reste von Wasserpflanzen stark belastet sind,
wird Kalk in das Sediment eingearbeitet zur schnelleren Verrottung der Pflanzenreste. Die
Kalkung zur Stabilisierung des pH-Wertes muss bei Zufluss von versauerten Zuflüssen
ständig
wiederholt
werden,
ist
daher
sehr
kostenintensiv.
Die
Behandlung
von
Parkgewässern zur Schlammreduzierung hat sich bewährt.
Sedimentabdeckung
Mit der Sedimentabdeckung soll eine Barriere geschaffen werden, die den Transport von
Nährstoffen und Schadstoffen aus dem Sediment oder dem Grundwasser in den
Wasserkörper vermindert. Bisher wurden Versuche unternommen mit gelochten Folien aus
Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP) und perforiertem Fiberglas
sowie
mit
feinkörnigen
Tonmaterialien)
und
Calcitablagerungen).
mineralischen
Substanzen
gewässereigenem
Die
Erfolgsaussichten
(Flugaschen,
Material
und
die
(Altsedimente
Sande,
oder
Zweckmäßigkeit
Schluffe,
litorale
einer
rein
- 13 -
physikalischen Sedimentabdeckung für die Therapie planktondominierter eutropher Seen
wird als gering betrachtet. Aussichtsreicher scheint die Verwendung von Materialien zu sein,
die neben der physikalischen Barrierewirkung auch eine chemische Bindungskapazität für
Phosphor haben.
Chemische Nährstofffällung
Durch Einbringen von Aluminium- und Eisensalzen sowie Calciumverbindungen in das
Seewasser kann gelöstes Phosphat als schwerlösliches Salz ausgefällt, an kolloidale
Flocken sorbiert oder der partikuläre Phosphor (Phytoplankton, Detritus) durch Koagulation
gebunden und in das Sediment verfrachtet werden. Es kommt dadurch unmittelbar zur
Reduzierung des P-Gehalts im Seewasser. Bei hoher Dosierung kann auch die PBindekapazität der Sedimente erhöht werden, so dass die P-Rücklösung über einen
längeren Zeitraum vermindert wird. Bei bereits eingeleiteten oder abgeschlossenen
Maßnahmen zur Senkung der Nährstoffzufuhr kann der Einsatz von Fällungsmitteln in Seen
mit verhältnismäßig langer Verweilzeit des Wassers oder andauernder Freisetzung von
Phosphor aus den Sedimenten erfolgreich sein. Bei Seen mit kurzer Verweilzeit und nicht
ausreichender Senkung der externen P-Belastung konnte nur eine kurzfristige Verbesserung
erreicht werden. Die Fällung mit Calcium musste mehrfach wiederholt werden, um eine
längerfristige Verbesserung zu erreichen.
Mechanische Entkrautung
Die Entfernung von Makrophyten mit Hilfe von Schneidevorrichtungen dient in erster Linie
der Nutzungserhaltung des Gewässers (Badestrände, Bootshäfen). Hierbei sind auch die
ökologischen
Belange (Erhalt
von
Laichgebieten,
Schutz von
Libellen
usw.)
zu
berücksichtigen. Großflächige Entkrautungsmaßnahmen sind meist aus ökologischen
Gründen abzulehnen, meist auch nicht finanzierbar. Die Entkrautung wird von Booten aus
mit Mähgeräten oder Rechen durchgeführt, das Mähgut muss vollständig oder zumindest
weitgehend aus dem Gewässer entfernt und kompostiert werden. Bei sachgemäßer
Durchführung der Maßnahmen ist der Erfolg zum Zweck der Makrophytenreduktion sicher,
es muss jedoch häufig zunächst mit einer stärkeren Trübung des Wassers durch
Phytoplankton gerechnet werden.
Biomanipulation
Unter Biomanipulation versteht man biotechnologische Eingriffe in die Nahrungskette (auch
Nahrungskettenmanipulation: nach LAMPERT & SOMMER 1993), um die Massenentwicklungen von Algen zu verhindern bzw. zu begrenzen. Nur große Zooplankter, wie z. B.
bestimmte Daphnien-Arten, filtrieren unselektiv große Partikel aus dem Wasser und
kontrollieren dadurch das Wachstum des Phytoplanktons. Bei Überhandnehmen von
planktivoren Fischen werden aber gerade diese gut sichtbaren Arten dezimiert und es kann
- 14 -
zu Algenblüten kommen. Durch Dezimierung dieser Fische kann der Fraßdruck auf das
Phytoplankton erhöht werden. Bentivore Fische (z. B. Cypriniden) wühlen auf der Suche
nach Nahrung das Sediment auf, wodurch es besonders in flachen Seen zur Eintrübung des
Wassers und zur Rücklösung von Phosphor kommt. Bei hoher Bestandsdichte kann dies
ebenfalls zu hohen Algendichten führen. Durch Reduzierung der bentivoren Fische verringert
sich die Rücklösung des Phosphors und die Sichttiefe vergrößert sich, wodurch die
Unterwasservegetation evtl. wieder besser wachsen kann, die dann jungen Raubfischen (z.
B. Hecht) Unterstand bietet. In kleinen Flachseen wurde die Methode der Nahrungskettenmanipulation mehrfach erfolgreich angewendet. Tendenziell sind ihre Erfolgsaussichten
insbesondere in mesotrophen Gewässern gegeben, und nach erfolgter Entlastung der Nährstoffzufuhr können sie eine trophische Erholung beschleunigen.
Einsatz von Pflanzen fressenden Fischen
Durch den Besatz mit herbivoren Fischen sollten die Wasserpflanzenbestände verringert
werden. Hauptsächlich von Angelvereinen wurden die aus China stammenden Arten
Ctenopharyngodon idella (Graskarpfen oder Weißer Amurkarpfen), zur Reduzierung der
Makrophytenbestände, sowie Hypophthalmichtys olitrix (Tolstolop oder Silberkarpfen) und
Hypophthalmichthys nobilis (Gefleckter Silber- oder Marmorkarpfen), die planktische Algen
filtrieren, eingesetzt. Da der Besatz mit diesen Fischarten eine Faunenverfälschung darstellt,
ist er Bayern und Nordrhein-Westfalen verboten und in den anderen Bundesländern bedarf
er einer fischerei- und naturschutzrechlichen Genehmigung. Der Besatz mit diesen Fischarten in Mitteleuropa wurde nur selten wissenschaftlich begleitet. Nachträgliche Bestandsaufnahmen sowie neuere wissenschaftliche Arbeiten (BLACKWELL & MURPHY 1996)
belegen jedoch, dass die Therapieziele nicht erreicht werden konnten.
Einsatz von Herbiziden und Algiziden
In der Vergangenheit wurden Herbizide zur Reduzierung von Makrophytenbeständen
eingesetzt. In deutschen Gewässern ist jetzt der Einsatz von Herbiziden gesetzlich verboten.
Kupfersulfat (CuSO4 * H2O) wurde in verschiedenen Ländern zur Bekämpfung von
Massenentwicklungen an Cyanobakterien ("Blaualgenblüten") eingesetzt. Um die Wirkung
von Kupfer auf die aquatische Lebensgemeinschaft zu prüfen, führte die Bayerische
Landesanstalt für Wasserforschung Versuche in ihren Teichen durch (WAGNER & BOHL
1978). Wegen der erst zum Teil bekannten Folgen, wie z. B. Anreicherung von Kupfer im
Sediment und in Makrophyten, Akkumulation in Fischen, Schädigung des Zooplanktons, ist
der Einsatz von Kupfersulfat abzulehnen.
- 15 -
2 Administrative structure and legislation - Gesetzliche
Bestimmungen und Verwaltungsvorschriften
2.1 Administrative structure – Vorschriften und Richtlinien
Zur Bewertung von Seen und zur Durchführung von Sanierungs- und Restaurierungsmaßnahmen gibt es Richtlinien und Bestimmungen, die zwar keinen gesetzlichen Charakter
haben, jedoch zur bundesweiten Vereinheitlichung der Maßnahmen führen sollen:
ATV-Handbuch (1996): Klärschlamm, 4. Auflage, Ernst & Sohn Verlag, Berlin
ATV-Handbuch (1997): Biologische und weitergehende Abwasserreinigung. 4. Auflage, Ernst
& Sohn Verlag, Berlin
ATV-DVWK (2004): 2. Arbeitsbericht des Fachausschusses KA-7 (zur Abtrennung des
belebten Schlammes mittels Membranfiltration), Fassung vom 21.9.2004
ATV-DVWK (2005): Wirkung, Bemessung und Betrieb von Vorsperren. – Merkblatt ATVDVWK-M 605, 32 S.
DEV (2006): Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung. Verlag Chemie 63. Lieferung
DVWK (1988): Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau e. V.: Sanierung und
Restaurierung von Seen. DVWK-Merkblatt 213, 33 S.
DVWK (1999): Maßnahmen zur Verringerung diffuser Stoffeinträge aus der Landwirtschaft.
DVWK-Merkblatt 250, 69 S.
LAWA (1999): Länderarbeitsgemeinschaft Wasser: Gewässerbewertung - Stehende
Gewässer - Vorläufige Richtlinie zur Erstbewertung von natürlich entstandenen Seen
nach trophischen Kriterien, Kulturbuch-Verlag, Berlin, 74 S.
LAWA (2001): Länderarbeitsgemeinschaft Wasser: Gewässerbewertung - Stehende
Gewässer - Vorläufige Richtlinie für die Trophieklassifikation von Talsperren,
Kulturbuch-Verlag, Berlin, 35 S.
LAWA (2003): Länderarbeitsgemeinschaft Wasser: Gewässerbewertung - Stehende
Gewässer - Vorläufige Richtlinie für eine Erstbewertung von Baggerseen nach
trophischen Kriterien, Kulturbuch-Verlag, Berlin, 27 S.
Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes
Nordrhein-Westfalen (2003): Retentionsbodenfilter - Handbuch für Planung, Bau und
Betrieb. ISBN 3-9808617, S. 1-6
2.2 Essential national legislation – Wichtige gesetzliche
Bestimmungen
Abwasserabgabengesetz (AbwAbgG): Gesetz über Abgaben für das Einleiten von Abwasser
in Gewässer, Neufassung vom 3.11.1994 (BGBl. I, S. 3370)
- 16 -
Abwasserverordnung (AbwV): Verordnung über Anforderungen an das Einleiten von
Abwasser in Gewässer, Neufassung vom 20.9.2001 (BGBl. I, S. 2440) zur
Umsetzung u. a. der Richtlinien RL 91/271/EWG und 98/15/EG
Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG): Gesetz über Naturschutz und Landschaftspflege
vom 25.3.2002 (BGBl. I, S. 1193), geändert am 21.6.2005 (BGBl. I, S. 1818)
Düngerverordnung (DüngeV): Verordnung über die Grundsätze der guten fachlichen Praxis
beim Düngen vom 6. 2. 1996 (BGBl. I, S. ), Neufassung vom 14. 2. 2003 (BGBl. I, S.
235)
Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG): vom 12. 2. 1990 (BGBl. I, S. 205),
Neufassung vom 25. 6. 2005 (BGBl. I, S. 1757, S. 2797)
Klärschlammverordnung (AbfKlärV): vom 15.4.1992 (BGBl. I, S. 912) zur Umsetzung der
Richtlinie 86/278/EWG
Phosphathöchstmengenverordnung (PhöchstMengV): Verordnung über Höchstmengen für
Phosphate in Wasch- und Reinigungsmitteln vom 4. Juni 1980, (BGBl. I 1980, S. 664)
Wasch- und Reinigungsmittelgesetz: Gesetz über die Umweltverträglichkeit von Wasch- und
Reinigungsmitteln vom 5.3.1987 (BGBl. I, S. 875) geändert am 27.6.1994 (BGBl. I, S.
1440)
Wasserhaushaltsgesetz (WHG): Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts von 1996 (BGBl.
I, S. 1695; geändert durch Gesetz vom 25.8.1998 (BGBl. I, S. 2455, zuletzt geändert
durch Artikel 7 des Gesetzes zur Umsetzung von Umweltschutzrichtlinien vom
27.7.2001 (BGBl. I, S. 2004)
Wasserrahmenrichtlinie (WRRL): 2000/60/EG
2.3 Current state of the national implementation of the Water
Framework Directive in Germany – Aktueller Stand zur
Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie in Deutschland
Nach dem Inkrafttreten der „Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des
Rates zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich
der Wasserpolitik“ (nachfolgend als Wasserrahmenrichtlinie bzw. WRRL bezeichnet) begann
der mehrstufige Prozess der Umsetzung. Zur Anwendung der WRRL wurde von der EU eine
gemeinsame Umsetzungsstrategie, die „Common Implementation Strategy“ (CIS) erarbeitet ,
die als Basis für eine einheitliche Auslegung der Bestimmungen der WRRL genutzt werden
soll. Internationale Expertengruppen erarbeiteten in diesem Rahmen mehrere Leitlinien, die
die
Anforderungen
der
Länderarbeitsgemeinschaft
WRRL
konkretisierten.
Wasser
und
das
National
fördern
Umweltbundesamt
das
BMBF,
Forschungs-
die
und
Entwicklungsvorhaben im Rahmen der Umsetzung der WRRL. Zur Förderung der
Kommunikation
zwischen
den
BMBF-Projekten,
die
sich
mit
Forschungs-
und
Entwicklungsprojekten zur Umsetzung der WRRL beschäftigten, wurde zwischen März 2002
- 17 -
und Mai 2005 im Rahmen eines BMBF-Vorhabens die Koordinationstelle „KoBio“ mit Sitz in
Essen eingerichtet (FELD et al. 2005). Die Koordinationsarbeit schloss neben den BMBFProjekten auch die Betreuung anderer nationaler Forschungsvorhaben ein, darunter die von
der LAWA und dem Bundesamt im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz
und Reaktorsicherheit (BMU) beauftragten Vorhaben (Tab. 3).
Tab. 3: Projektübersicht KoBio
(Quelle: http://www.uni-essen.de/~bb0062/projekte_alle.htm)
Cluster "Küste"
Geomorphologische Charakterisierung
der deutschen Nord- und
Ostseeküstengewässer vor dem
Hintergrund internationaler
Vereinbarungen
Verbundprojekt: Entwicklung von
leitbildorientierten
Bewertungsgrundlagen für
Übergangsgewässer der deutschen
Ostseeküste (ELBO)
Entwicklung leitbildorientierter
Bewertungs- und
Managementinstrumente für
ausgewählte innere und äußere
Küstengewässer
Characterisation of the Baltic Sea
Ecosystem: Dynamics and function of
coastal types (CHARM)
NI NLÖ FS Küste,
06-2001/05-2003
BMBF
Universität Rostock
10-2000/09-2003
BMBF
Institut für Angewandte
Ökologie mbH
Broderstorf
04-2002/12-2003
BMBF
DK NERI, Riemann,
Deutscher Partner:
Universität Rostock
01-2002/12-2005
EU
BY-LfW München,
01-2001/03-2003
BMBF
BfG Koblenz
03-2002?
BMBF
IGB Berlin
05-2001/042003
BMBF
BW-FFS Langenargen,
05-2001/09-2003
BMBF
Universität Essen
abgeschlossen
BMU/UBA
Universität Essen
04-2002/03-2004
BMU/UBA
Forschungsinstitut
Senckenberg, Haase
04-2002/03-2004
LAWA
Cluster „Flüsse & Seen“
Bewertung Fließgewässer und Seen
Teilbereich Makrophyten und
Phytobenthos
Biol. Bewertung Flusswirbellose als
Basis überregionaler Bewertung ökol.
Funktionsfähigkeit
Bewertung von Seen mithilfe der
Fischfauna
Verbundprojekt: Bewertungsschema
zur Klassifizierung von Flüssen anhand
der Fischbestände
Leitbildorientierte biol. Bewertung zur
Charakterisierung des
Sauerstoffgehaltes („Saprobielle
Leitbilder“)
Weiterentwicklung und Anpassung des
nationalen Bewertungssystems für
Makrozoobenthos an neue
internationale Vorgaben
Ergänzende Arbeiten zur
Makrozoobenthoserfassung in
Fließgewässern (Validierung
Fließgewässer-Typologie, Ergänzung
- 18 -
Datenbestand)
Standardisierung der
Makrozoobenthoserfassung
Leitbildbezogenes
Bewertungsverfahren für
Makrozoobenthos in stehenden
Gewässern
Zentrale Datenbank und Auswertung
biologischer Daten für die WRRL
Entwicklung eines
Bewertungsverfahrens für
Phytoplankton in Fließgewässern
Development and testing of an
integrated assessment sytem for
streams using macroinvertebrates
(AQEM)
Standardisation of river classification.
(STAR)
Forschungsinstitut
Senckenberg
Universität Hohenheim
04-2002/03-2004
LAWA
04-2002/03-2004
LAWA
Universität Hohenheim
04-2002/03-2004
LAWA
IGB Berlin
03-2002/11-2003
LAWA
Universität Essen
abgeschlossen
(verfügbar unter
www.aqem.de)
EU
UK CEH, Furse;
Deutscher Partner:
Universität Essen
01-2002/12-2005
EU
Universität Bochum
03-2002/02-2005
BMBF
Universität Münster
03-2002/02-2005
BMBF
Universität Potsdam
07-2001/06-2004
BMBF
UFZ Leipzig-Halle
07-2001/06-2004
BMBF
Universität Essen
09-2001/08-2004
BMBF
Umweltbüro Essen,
Halle
11-2001/06-2002
LAWA
Cluster "Einzugsgebietsmanagement"
Verbundprojekt:
Flusseinzugsgebietsmanagement für
die Werra
FLUMAGIS – Methoden und
Werkzeugentwicklung
Flusseinzugsgebietsmanagement
(Ems)
Bewirtschaftungsmöglichkeiten Bsp.
Havel
Entscheidungshilfen für
Flusseinzugsgebietsmanagement Bsp.
Weiße Elster
Entwicklung von Methoden und
Verfahren zur Ausweisung erheblich
veränderter Fließgewässer und
Herleitung des 'guten ökologischen
Potentials' gemäß EU-WRRL (MAKEF)
Abschließende Arbeiten zur
Fließgewässertypisierung
entsprechend den Anforderung der
WRRL („Typenkarte“)
Zur „ Leitbildorientierten Bewertung von Seen anhand der Teilkomponente Phytoplankton im
Rahmen
der
Umsetzung
der
EU-Wasserrahmenrichtlinie“
wurde
innerhalb
eines
gleichnamigen LAWA Projektes unter der Projektleitung von Frau Prof. Dr. Brigitte Nixdorf
von der BTU Cottbus Lehrstuhl Gewässerschutz eine Methodik entwickelt, die durch einen
bundesweiten Praxistest im Jahr 2006 erprobt werden wird. Als Grundlage diente die
Seentypisierung nach MATHES et al. (2002). Auf Grundlage des Bewertungsverfahrens
mittels Phytoplankton wird für die einzelnen Seentypen der Degradationszustand nach
typspezifischer Trophie bestimmt. Die von der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA)
- 19 -
für Deutschland entworfene konkrete Arbeitshilfe zur Abschätzung der Wahrscheinlichkeit,
inwieweit ein Gewässer ohne weitergehende Maßnahmen die Umweltziele erreicht, dient als
weitere Konkretisierung und Anleitung zur Umsetzung der WRRL. Im Jahr 2004 erfolgte als
Grundlage
eine
Bestandsaufnahme
für
die
relevanten
Oberflächengewässer
und
Grundwasserkörper (Tab. 4).
Tab. 4: Elemente der Bestandsaufnahme (Umweltbundesamt 2005)
Beschreibung der Bestandsaufnahme
Festlegung der Gewässerkategorie – Fluss, See, Küsten- und Übergangsgewässer und
Grundwasser
▼
Festlegung der Gewässertypologie und Ermittlung von Referenzgewässern zur Festlegung
des sehr guten ökologischen Zustands
▼
Abgrenzung von Grund- und Oberflächenwasserkörper
▼
Ermittlung künstlicher und vorläufig erheblich veränderter Gewässer
▼
Ermittlung von Gewässerbelastungen und Beurteilung der Auswirkungen sowie Analyse des
Grundwassers
▼
Einschätzung der Wahrscheinlichkeit der Zielerreichung
▼
Wirtschaftliche Analyse der Wassernutzungen
▼
Bericht an die EU-Kommission im März 2005
2.3.1 Results of the inventory in Germany - Bestandsaufnahme in Deutschland
Zur Bewertung anhand der WRRL wurde für die Gewässer eine Typologie erarbeitet. Für
Deutschland existieren demnach insgesamt 24 Fließgewässertypen, 14 Seentypen und fünf
Küstengewässertypen (FELD et al. 2005). Im Ergebnis der Bestandsaufnahme zeigt sich das
63 % der Oberflächenwasserkörper als natürlich eingestuft werden konnten, knapp 23 %
vorläufig in die Kategorie „erheblich verändert“ und knapp 14 % in die Kategorie „künstlich“.
Ob alle Oberflächengewässer 2015 den guten ökologischen Zustand erreichen, ist sehr
unwahrscheinlich. So ist bei 60 % der Oberflächengewässer die Zielerreichung
unwahrscheinlich, bei 26 % unsicher und nur bei 14 % wahrscheinlich. Als Hauptgründe für
die Zielverfehlung gelten bei Oberflächengewässer die morphologischen Beeinträchtigungen
der Gewässerstrukturen und das Vorhandensein von Querbauwerken. Querbauwerke
unterbrechen die Durchgängigkeit von Gewässern und stören damit die natürliche
Wanderung von Fischen und Organismen. Als weitere bedeutende Ursache, die zum
Nichterreichen des guten ökologischen Zustands vieler Oberflächengewässer führt, werden
die noch immer hohen Nährstoffeinträge genannt. Werden die Seen einzeln betrachtet, so
- 20 -
ergibt sich ein deutlich besseres Bild, bei dem 38 % der Seen den guten Zustand erreichen,
es bei 24 % der Seen unsicher ist und es bei 38 % aber ausgeschlossen wird. Beim
Grundwasser fällt die Bilanz etwas positiver aus: So ist die Zielerreichung bei 47 % der
Wasserkörper wahrscheinlich aber bei 53 % unwahrscheinlich. Das Hauptproblem beim
Grundwasser stellen die diffusen Stoffeinträge dar. Der mengenmäßige Zustand wird nur in
5 % der Grundwasserkörper wahrscheinlich nicht erreicht werden (UMWELTBUNDESAMT
2005).
2.3.2 Implementation of the Water Framework Directive in Brandenburg –
Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie in Brandenburg
Als zuständige Behörde für den Brandenburger Anteil an den Flussgebietseinheiten Elbe und
Oder wurde das Ministerium für Ländliche Entwicklung, Umwelt und Verbraucherschutz
(MLUV) bestimmt. Als oberste Wasserbehörde Brandenburgs übt das MLUV die Rechts- und
Fachaufsicht über das Landesumweltamt sowie die Unteren Wasserbehörden der
Landkreise und kreisfreien Städten aus (LUA 2005). Neben der innerdeutschen
Koordinierung innerhalb des Elbe- und Odereinzugsgebietes sind auch innerstaatliche
Vereinbarungen notwendig, die die Zusammenarbeit bei der Umsetzung der WRRL mit den
benachbarten Staaten regeln.
2.3.3 First results in Brandenburg - Erste Ergebnisse der Umsetzung in
Brandenburg
Grundlage für die Typisierung und Kategorisierung der Fließgewässer in Brandenburg waren
die Arbeiten der LAWA 2003, von POTTGIESSER & SOMMERHÄUSER und MUTZ et al. (in
LUA 2001). Die Typisierung der Seen erfolgte nach MATHES et al. (2002). 31,5 % der Seen
Brandenburgs wurden der Gruppe der karbonatreichen polymiktischen Seen mit großem
Einzugsgebiet und einer Wasseraufenthaltszeit von weniger als 30 Tagen zugeordnet. Der
Anteil der karbonatreichen dimiktischen Seen mit großem Einzugsgebiet liegt bei 26,5 %.
Der
Anteil der karbonatreichen Flussseen mit großem
Einzugsgebiet und einer
Wasseraufenthaltszeit von weniger als 30 Tagen beläuft sich auf 14 %. 16,2 % der Seen
wurden der Gruppe der künstlichen Gewässer zugeordnet (LUA 2005). Die Einstufung der
Fließgewässer ergab für 6,9 % eine hohe, für 20,6 % eine unklare und für 72,5 % eine
unwahrscheinliche Zielerreichung. Bei den Seen zeigte sich ein geringfügig besseres
Ergebnis mit einer Zielerreichung von 27,9 %. Bei 51,8 ist die Zielerreichung ausgeschlossen
und bei 20,3 % ungewiss. Für die Grundwasserkörper ergibt sich ein deutlich besseres
Ergebnis mit einer Zielerreichung von 81 %. Bei 19 % der Grundwasserkörper ist das
Erreichen des mengenmäßig und chemisch guten Zustands ungewiss (LUA 2005).
- 21 -
3 Actors – Zuständigkeiten und Ausführende
3.1 Tasks of different stakeholders and networking - Aufgaben der
Beteiligten
Die amtliche Zuständigkeit für die Gewässerüberwachung und Bewirtschaftung obliegt in der
Bundesrepublik Deutschland den Bundesländern und ist in jedem Bundesland anders
geregelt. Auskunft erteilen die Landesumweltämter oder die oberen Wasserbehörden der
Länder, die über das jeweils für Umweltfragen zuständige Ministerium ausfindig gemacht
werden können. Im Folgenden wird das Land Brandenburg als ein Beispiel dargestellt.
Land Brandenburg
Vom Umweltministerium des Landes Brandenburg wird für die Planung, Überwachung und
Erfolgskontrolle von Sanierungs- und Restaurierungsmaßnahmen die Einschaltung von
Planungsbüros empfohlen, die auch die behördlichen Wege kennen. Bei der Sanierung sind
die Bestimmungen des Brandenburgischen Wassergesetzes (BbgWG) zu erfüllen und die
Behörden einzuschalten.
Zur Beantragung von Fördermaßnahmen hat das Land Brandenburg eine „Richtlinie über die
Gewährung von Zuwendungen des Ministeriums für Ländliche Entwicklung, Umwelt und
Verbraucherschutz des Landes Brandenburg zur Förderung der Sanierung und naturnahen
Entwicklung von Oberflächengewässern“ herausgegeben.
Gefördert werden können:

juristische Personen des öffentlichen Rechts

natürliche Personen und Personengemeinschaften

juristische Personen des privaten Rechts
Zuwendungen werden erteilt bis zu 80 % der zuwendungsfähigen Gesamtausgaben.
Erforderlich für die Förderung ist die behördliche Zulässigkeit (wasserrechtliche Zulassung
oder Planfeststellungsbeschluss bzw. Plangenehmigung) sowie die fachliche Bewertung
durch das Landesumweltamt Brandenburg.
Der Antrag ist mit allen erforderlichen Unterlagen beim Ministerium für Ländliche
Entwicklung, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes Brandenburg einzureichen.
3.2 Overview of research and education – Forschungs- und
Bildungseinrichtungen
Neben den in Tabelle 3 aufgeführten Organisationen und wissenschaftliche Einrichtungen
die im Rahmen der Umsetzung der WRRL aktiv im Rahmen des KoBio-Projektes
einbezogen waren, folgt in Tabelle 5 noch eine Übersicht über weitere Institutionen und
Einrichtungen, die im Bereich der Gewässerforschung tätig sind.
- 22 -
Tab. 5:
Ausgewählte Einrichtungen in Deutschland im Bereich der Gewässerforschung (unvollständig)
Forschungsinstitute
Strategien, für die Expertise vorliegt
Institut für Gewässerökologie und
Binnenfischerei, Berlin
P-Kreislauf, P-Rücklösung aus dem Sediment, PFällung mit Al oder Ca, Biomanipulation
Technische Universität Dresden
Biomanipulation
Technische Universität Cottbus
Phytoplanktonbewertung
Technische Universität Karlsruhe
Abdeckung
Technische Universität Berlin
Entschlammung, P-Sorption
Umweltforschungszentrum Leipzig
Tiefenwasserableitung, Tiefenwasserbehandlung,
Nährstoff-Fällung
- 23 -
4 Sources of Funding for Restoration Projects –
Finanzierung des Einzugsgebiets- und
Gewässermanagements
Die Finanzierungsmöglichkeiten sind entsprechend den Finanzierungsrichtlinien der
Bundesländer unterschiedlich. Neben Eigenleistungen der Städte und Gemeinden sind
Zuschüsse der Bundesländer, der EU (z. B. INTERREG, LIFE) oder aus dem Naturschutz
möglich. Ebenso sollte - falls bekannt - der Verursacher zu den Kosten herangezogen
werden. Weitere bundesweit agierende Fördereinrichtungen, die im Bereich der Gewässerforschung und der Gewässersanierung eine bedeutende Rolle spielen, sind das Bundesministerium
für Bildung und Forschung (BMBF), Umweltbundesamt (UBA), Bundes-
ministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU). Die Deutsche
Forschungsgemeinschaft fördert vorwiegend im Bereich der Grundlagenforschung, die
Deutsche Bundesstiftung Umwelt im anwendungsorientierten Bereich.
- 24 -
5 Restoration planning and implementation procedures –
Planung von Restaurierungsmaßnahmen und Verfahren
zur Umsetzung
Eine erfolgreiche Gewässertherapie bedarf der gründlichen Planung, Vorbereitung und
fachlichen Begleitung, um die verfügbaren Geld- und Sachmittel effizient einzusetzen und
Fehlschläge zu vermeiden. Es ist eine Reihe von Maßnahmen abzuarbeiten (Tab. 6)
Tab. 6. Ablaufschema für die Durchführung von Maßnahmen der Gewässertherapie
Trophische Ersteinschätzung
▼
Ermittlung des Referenzzustandes bzw. Festlegung des Qualitätszieles
▼
Defizitanalyse
▼
Ursachenermittlung
▼
Entwicklungsziel festlegen
▼
Auswahl geeigneter Sanierungsoder Restaurierungsmaßnahmen
▼
Kosten-Nutzen-Analyse
▼
Festlegung der Therapiemaßnahmen
▼
Klärung der Trägerschaft und Finanzierung
▼
Planung
▼
Genehmigung
▼
Ausführung
▼
Erfolgskontrolle
- 25 -
6 National best Practices and special Expertise in
Methods and Projects – Anerkannte Verfahren und
Methoden zur Gewässerrestaurierung
6.1 National special Expertise - Schlüsseltechnologien
In Deutschland hat man weitreichende Erfahrungen mit den häufigsten seeinternen
Maßnahmen Belüftung, Entschlammung, Nährstofffällung und Tiefenwasserableitung sowie
Biomanipulation gemacht (s. Punkt 1.4). Es gibt ein breites technisches und limnologisches
Fachwissen. Deutschland hat ein sehr gut ausgebautes Abwasserbehandlungsnetz und
erprobt Wege, die diffusiven Nährstoffeinträge zu vermindern (z. B. durch verschiedene
Kooperationsmodelle mit der Landwirtschaft, Schutzgebietsverordnungen in einigen
Bundesländern, erosionsmindernde Bodenbearbeitung, Uferrandstreifen). Der Bau von
Phosphoreliminationsanlagen an den Zuläufen von Gewässern wurde als Alternative zu
kostenintensiven Sanierungsmaßnahmen im Einzugsgebiet entwickelt. Der Erfolg dieser
Maßnahme hängt davon ab, dass damit die externe P Last nachhaltig unter die kritische P
Belastung gebracht wird und die Wasserverweilzeit relativ kurz ist. Grundsätzlich wurde die
Notwendigkeit der Zieldefinition und entsprechenden Planung sowie fachlichen Begleitung
und Erfolgskontrolle von Sanierungs- und Bewirtschaftungsmaßnahmen erkannt, wenngleich
die Umsetzung dieser Vorgehensweise – u. a. aufgrund von Personalmangel in den
zuständigen Behörden vor Ort – nicht immer befriedigend gewährleistet ist.
6.2 New innovations – Forschungsgebiete und Pilotprojekte
Die bekannten seeinternen Maßnahmen wurden und werden weiterentwickelt und
kombiniert, z.B. seeinterne Entschlammung durch Aufwirbelung unter Sauerstoffzufuhr, PFällung mit Ca und Belüftung, Kombinationsfällstoff Ca-Al, lokale Entschlammung
(Sedimentfalle)
Nährstofffällung,
und
Tiefenwasserableitung,
Sedimentabdeckung
externe
durch
Tiefenwasserbehandlung
Eisenoxide
und
durch
Belüftung.
Ein
Entscheidungsunterstützungssystem (SIMPL) zur Auswahl der Methoden und Planung von
Maßnahmen wurde unlängst als Shareware zur Verfügung gestellt (Schauser et al. 2003).
6.3 Examples of completed restoration projects – Abgeschlossene
Restaurierungsprojekte
6.3.1 Tegeler See und Schlachtensee: Phosphorelimination am Zulauf,
Belüftung und Tiefenwasserableitung
Der Tegeler See und der Schlachtensee in Berlin sind einzigartige Fallstudien für eine
erfolgreiche Sanierung von urbanen Gewässern. Sie sind zudem typische Beispiele für die
durch vielfältige Nutzung verursachten Probleme, wie die Nutzung als Wasserstraße
- 26 -
(Tegeler See), als Erholungsgebiet, zum Angeln und als Fischereigewässer, als Vorfluter für
die Abwassereinleitung und als Trinkwasserreservoir. Seewasser wird für die Gewinnung
von Trinkwasser in Form von Uferfiltrat und für die künstliche Grundwasseranreicherung
benutzt. Starke Eutrophierung gefährdete die Nutzungen des Schlachtensees und des
Tegeler Sees, insbesondere zur Trinkwassergewinnung und zur Freizeitnutzung. Um die
nahezu natürliche Trinkwassergewinnung ohne Bedarf einer weiteren Desinfektion zu
erhalten, wurde auf Initiative des Berliner Senats ab Anfang der 1970er Jahre von einem
Forschungsinstitut des Bundesgesundheitsamtes (Institut für Wasser-, Boden-, Lufthygiene)
ein Konzept für die Restaurierung und Sanierung der Seen entwickelt. Das Forschungsinstitut wurde später dem Umweltbundesamt zugeordnet. Durchgeführt wurde die Gewässertherapie durch den Senat Berlin. Eine Beteiligung der lokalen Bürgschaft fand nur in Form
von Informationsveranstaltungen statt.
Für den Tegeler See wurde bereits im Rahmen des ersten Konzepts eine Phosphoreliminationsanlage geplant. Aus Kostengründen wurde zunächst die kleinere Anlage am
Zulauf des Schlachtensees gebaut und 1981 in Betrieb genommen. Dort wurde zusätzlich ab
1981 bis 1996 phosphorreiches Tiefenwasser am Ende der Sommerstagnation abgeleitet.
Am Tegeler See wurden 1979 zunächst 15 Belüfter installiert, um dem massiven Sauerstoffdefizit zu begegnen. Erst 1985 wurde eine Phosphoreliminationsanlage am größten Zulauf
des Sees installiert.
Abb. 1: Gesamtphosphorkonzentration im oberen (0 - 8m) und unteren (> 8 m)
Wasserkörper des Tegeler Sees im Vergleich zu den Zeiten der Belüftung (vor 1995
verbunden mit Zwangszirkulation, ab 1995 nur hypolimnische Belüftung, Schauser et al.
2006)
- 27 -
Die Belüftung des Tegeler Sees hatte auf die Phosphorretention im Sediment keine signifikante positive Auswirkung (Abb. 1). Es kam auch während Zeiten von Belüftungen (bis 1989
wurde das Jahr hinweg durchgängig belüftet) zu Phosphorakkumulationen im Hypolimnion.
Die Tiefenwasserableitung am Schlachtensee hingegen unterstütze die Sanierung durch die
Erhöhung des Phosphorexports in den ersten Jahren (Abb. 2). Durch die Verringerung der
Phosphorkonzentration im Hypolimnion wurde dieser Effekt aber mit der Zeit immer geringer.
10000
1000
100
10
1
0
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
external P load [kg a-1]
P in the lake [kg]
2000
2002
2004
P withdrawn [kg a-1]
Abb. 2: Vergleich des Gesamtphosphorgehalts im Schlachtensee mit der jährlichen externen
Phosphorfracht und der jährlichen durch die Tiefenwasserableitung entnommen
Phosphormenge (Achtung: logarithmische Einteilung auf der Y-Achse, Schauser & Chorus
2006)
Durchschlagend war die drastische und schnelle Reduktion der externen Phosphorfracht.
Infolge des Einsatzes der Phosphoreliminierungsanlagen wurde die Gesamtphosphorkonzentration der Zuläufe von ca. 1500-500 µg L-1 auf ca. 10-20 µg L-1 gesenkt. Der
Tegeler See und der Schlachtensee reagierten auf die dramatischen Frachtreduktionen mit
einer sofortigen und in den ersten Jahren nahezu exponentiellen Abnahme der Phosphorkonzentration im Seewasser. Die Phytoplanktonbiomasse der beiden Seen (gemessen als
Chlorophyll-a-Konzentration)
reagierte
auf
die
reduzierte
Phosphorkonzentration
zeitverzögert, in Abhängigkeit von Schwellenwerten (Abb. 3). Oberhalb von 100 µg/l
Gesamtphosphor
veränderten
sich
die
jährlichen
Mittelwerte
der
Chlorophyll-a-
Konzentrationen nicht, und die sommerlichen Maxima verringerten sich nur geringfügig.
Hingegen konnte in dem Bereich von 30 – 60 µg/l Gesamtphosphor ein linearer
Zusammenhang zwischen den jährlichen Mittelwerten der Phosphor- und der Chlorophyll-aKonzentration beobachtet werden. Diese Ergebnisse unterstreichen, dass es für eine
effektive Kontrolle von Massenentwicklungen von Algen und – potentiell toxischen –
Cyanobakterien notwendig ist, die Gesamtphosphorkonzentration deutlich unter 50 µg L-1 zu
- 28 -
senken. Im Schlachtensee zeigte sich ein Grenzwert zur effektiven Unterdrückung von
Cyanobakterien-Massenentwicklungen bei 20 µgP L-1.
Chlorophyll-a in 1 m depth [µg L-1]
100
1980
1984
30
10
2004
2004
Schlachtensee ('80-'04)
Lake Tegel ('84-'04)
3
1
10
30
100
300
1000
Total phosphorus in 1 m depth [µg L-1]
Abb. 3: Jährliche Mittelwerte der Gesamtphosphor- und Chlorophyll-a-Konzentration in 1 m
Tiefe des Tegeler Sees und Schlachtensees
- 29 -
7 Summary and needs for development –
Zusammenfassung und Ausblick
Die Eutrophierung ist auch in Deutschland immer noch eins der wichtigsten und am
weitesten verbreiteten Probleme der Gewässer und beeinträchtigt ihrer Nutzung wesentlich.
In den vergangenen Jahrzehnten sind in Deutschland daher viele unterschiedliche
Maßnahmen eingesetzt worden, um die Gewässertrophie zu verbessern. Die Reduktion der
externen Nährstoffbelastung war dabei in den meisten Fällen der erste notwendige Schritt.
Interne Maßnahmen waren dort hilfreich, wo die externe Last ausreichend reduziert worden
ist und durch eine zusätzliche interne Maßnahme die Anpassungszeit des Sees verringert
werden konnte. Die Anpassungszeit eines Sees an eine veränderte externe Nährstofflast
kann dann besonders lang sein, wenn die Wassererneuerungszeit sehr lang ist oder/und
sich sehr viele Nährstoffe im Sediment angesammelt haben, die wieder freigesetzt werden.
Interne Maßnahmen zielen darauf, diese Nährstoffe aus dem See zu entfernen oder im
Sediment dauerhaft fest zu binden, oder aber sie zielen direkt auf das Nahrungsnetz im See.
Erfahrungen mit solchen Maßnahmen (Destratifikation und Biomanipulation) haben ergeben,
dass
dafür
bestimmte
Rahmenbedingungen
eingehalten
werden
Maßnahmen können zudem effizient sein, wenn die Senkung
müssen.
Interne
der externen Last aus
technischen oder finanziellen Gründen nicht ausreichend möglich ist. Grundsätzlich sollten
unter solchen Umständen aber Maßnahmen gewählt werden, die einen langfristigen Effekt
haben (z.B. Tiefenwasserableitung) oder deren wiederholter Einsatz geplant ist. Ein
modernes Gewässermanagement sollte dabei von dem potentiellen Zustand eines
Gewässers ausgehen und beachten, dass es auch natürlich eutrophe und mesotrophe Seen
gibt. Externe und interne Maßnahmen wurden seit Beginn der Eutrophierungsbekämpfung
fortlaufend weiterentwickelt. Sie sollten in Zukunft verstärkt kombiniert eingesetzt werden,
um eine Mehrfachsteuerung zu erreichen.
Im Vordergrund der bisherigen Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie in Deutschland stand
vor allem die Referenzierung und Typisierung der Oberflächengewässer, um eine fundierte
Bestandsaufnahme durchführen zu können. Allein die Typisierung der Seen in Abhängigkeit
von der Ökoregion, dem geologischen Hintergrund, dem Einzugsgebiet, dem Schichtungsverhalten und der mittleren Wasseraufenthaltszeit musste auf ein praktikables Mindestmaß
reduziert werden (MATHES et al. 2002). Die Ergebnisse der Bestandsaufnahme für die
Wasserkörper in Deutschland zeigen einen großen Handlungsbedarf im Bereich der
Oberflächengewässer, bei denen 60 % den guten Zustand bis 2015 nicht erreichen werden.
Als Hauptursachen gelten die morphologischen Defizite und die immer noch hohen
Nährstoffeinträge. Bei den Grundwasserkörpern ist das Ergebnis wesentlich besser, hier
erreichen
81
%
der
Wasserkörper
wahrscheinlich
den
guten
chemischen
und
- 30 -
mengenmäßigen Zustand. Für den Hauptanteil der restlichen 19 % gelten vor allem Nährund Schadstoffeinträge als Ursache für die Zielverfehlung. Die Bewertung der Gewässer
anhand der Biozönosen (Phytoplankton, Makrozoobenthos, Makrophyten, Phytobenthos und
Fische) setzte für jeden Seetyp das Vorhandensein eines anthropogen unbelasteten
Referenzsees voraus, der die jeweilige Typenklasse abbildete.
- 31 -
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